《水声学》课程教学资源（PPT课件）第5章 声波在目标上的反射和散射（1/2）

第5章声波在目标上的反射和散射第十五讲目标强度及常见声纳目标的目标强度的一般特征

第5章 声波在目标上的反 射和散射 第十五讲 目标强度及常见声纳目标 的目标强度的一般特征

第5章知识要点邻近海面的水下点源声场口声压振幅随距离的变化特征（近场/远场口传播损失表面声道表面声道特征反转深度、临界声线、跨度的概念传播损失（近距离/远距离）深海声道深海声道特征

2 ◼ 邻近海面的水下点源声场 ❑ 声压振幅随距离的变化特征（近场/远场） ❑ 传播损失 ◼ 表面声道 ❑ 表面声道特征 ❑ 反转深度、临界声线、跨度的概念 ❑ 传播损失（近距离/远距离） ◼ 深海声道 ❑ 深海声道特征 第5章知识要点

口声影区的概念口传播损失（近距离/远距离）深海负梯度口声线的特点与极限声线口几何作用距离的概念深海负跃层口概念口对声传播的影响均匀浅海声场口传播损失与距离的关系（近中等/远距离虚源表示的基本思想

3 ❑ 声影区的概念 ❑ 传播损失（近距离/远距离） ◼ 深海负梯度 ❑ 声线的特点与极限声线 ❑ 几何作用距离的概念 ◼ 深海负跃层 ❑ 概念 ❑ 对声传播的影响 ◼ 均匀浅海声场 ❑ 传播损失与距离的关系（近/中等/远距离） ❑ 虚源表示的基本思想

本讲主要内容目标强度口目标强度概念刚性大球的目标强度常见声纳目标的目标强度的一般特征潜艇的目标强度鱼雷和水雷的目标强度口鱼的目标强度

4 ◼ 目标强度 ❑ 目标强度概念 ❑ 刚性大球的目标强度 ◼ 常见声纳目标的目标强度的一般特征 ❑ 潜艇的目标强度 ❑ 鱼雷和水雷的目标强度 ❑ 鱼的目标强度 本讲主要内容

目标强度目标强度概念7水下目标）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷1)2）民用目标：鱼群3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底等研究声纳目标回波特性的意义A)主动声纳目标检测和识别的依据B）对声纳设备的设计和应用有重要意义

5 ◼ 目标强度 ❑ 目标强度概念 ◼ 水下目标 1）军事目标：潜艇、鱼雷、水雷 2）民用目标：鱼群 3）无限伸展非均匀体：深水散射层、海面、海底等 ◼ 研究声纳目标回波特性的意义 A）主动声纳目标检测和识别的依据 B）对声纳设备的设计和应用有重要意义

目标强度口目标强度概念定义：目标强度TS定量描述目标声反射本领的大小，其定义为目标CTS =10lg1米=式中，1:为入射声波强度：I为离目标声中心1米处的回声强度

6 ◼ 目标强度 ❑ 目标强度概念 ◼ 定义：目标强度TS定量描述目标声反射本领的大 小，其定义为 式中， 为入射声波强度； 为离目标声中心1米处的回声强度。 i r 1 r I I TS 10lg = = i I r I

目标强度口目标强度概念目标的声中心：假想的点，可位于目标的内部或外部，回声由该点发出。收发分置（bistatic）：回声强度是入射方向和回声方向的函数。收发合置（monostatic）：回声强度仅是入射方向的函数，即为反向反射或反向散射。提示：多数声纳为收发合置型的，本章主要讨论反向反射情况下的目标回声问题。问题：水下目标的目标强度是大于零还是小于零？为什么？

7 ◼ 目标强度 ❑ 目标强度概念 ◼ 目标的声中心：假想的点，可位于目标的内部或 外部，回声由该点发出。 ◼ 收发分置（bistatic）：回声强度是入射方向和 回声方向的函数。 ◼ 收发合置（monostatic）：回声强度仅是入射方 向的函数，即为反向反射或反向散射。 提示：多数声纳为收发合置型的，本章主要讨论反 向反射情况下的目标回声问题。 问题：水下目标的目标强度是大于零还是小于零？ 为什么？

目标强度刚性大球的目标强度大球：ka>>1，k为波数刚性：声能不会透入球体内部反射声线：局部平面镜反射定律理想反射体：声能无损失地被球面所反射e 到 θ,+do.范围内的入射声功率：dW; = I;dscos0ds = 2 πa'sin0,d0

8 ◼ 目标强度 ❑ 刚性大球的目标强度 ◼ 大球：ka>>1，k为波数 ◼ 刚性：声能不会透入球体内部 ◼ 反射声线：局部平面镜反射定律 ◼ 理想反射体：声能无损失地被球面所反射 到 范围内的入射声功率： i i dscos i dW = I θ i d i θi θ + θ i i 2 ds = 2πa sinθ dθ

目标强度口刚性大球的自标强度从 ,到 e+do0入射的声波被限制00在θ到θ，的范围内。散射声功率：dW. =I.2πr.sin 20.2d0

9 ◼ 目标强度 ❑ 刚性大球的目标强度 从 到 入射的声波被限制 在 到 的范 围内。 散射声功率： i i 2 dWr = I r 2πr sin 2θ 2dθ i d i θ + θ i θ > < o o  1  2 1 θ 2 θ

目标强度口刚性大球的目标强度根据入射声功率等于散射声功率有：dW, = dW.Q求得14r2I.刚性大球的目标强度：2LTS = 10 lg10lg4结论：TS值与声波频率无关，只与球半径有关。提示：尤立克《水声原理》应用能量守恒进行推导10

10 ◼ 目标强度 ❑ 刚性大球的目标强度 根据入射声功率等于散射声功率有： 求得 刚性大球的目标强度： 结论：TS值与声波频率无关，只与球半径有关。 提示：尤立克《水声原理》应用能量守恒进行推导 dWi = dWr 2 2 i r 4r a I I = 4 a 10lg I I TS 10lg 2 i r 1 r = = =